李國良，張 闖，王世超

（河南中孚實(shí)業(yè)高精鋁公司，河南 鄭州 451200）

鋁合金扁錠在鑄造生產(chǎn)過程中，表面存在著錠尾彈跳裂紋、錠面夾渣、疏松、皺褶、表面縮孔氣孔、偏析瘤、冷隔等缺陷，只有通過機(jī)械加工銑削的方法去除來保證鑄錠的表面質(zhì)量，如不能有效的去除或減少上述缺陷，鑄錠后續(xù)軋制過程中板帶材會(huì)產(chǎn)生裂邊、裂紋、起皮、夾渣、斷帶等缺陷，在下游客戶使用過程中，更會(huì)出現(xiàn)材料拉裂、破損等殘次品，特別是常見的3104易拉罐材料，后續(xù)通過沖壓機(jī)沖壓變形過程中出現(xiàn)斷罐、漏罐等，嚴(yán)重影響客戶使用，因此，鑄錠的表面缺陷消除異常重要。

1 鋁合金鑄錠銑面設(shè)備配置

目前，國際上較為著名的銑面機(jī)品牌有日本SNK、德國SMS（Meer）等,鑄錠銑面機(jī)有各種形式：按照一次銑面能力可分為雙面銑、單面銑；按照鑄錠銑面時(shí)的位向，又可分為臥軸式和立軸式。

銑面機(jī)同時(shí)配備了鑄錠運(yùn)輸輥道、鑄錠翻轉(zhuǎn)機(jī)、碎屑機(jī)、風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)分離器、鑄錠測量系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、銑刀潤滑系統(tǒng)等。而鑄錠在銑削加工中，根據(jù)合金牌號(hào)、生產(chǎn)工藝要求、下游工序配套設(shè)備要求等對其進(jìn)行兩面銑、六面銑、八面銑。

2 鋁合金鑄錠的外形測量及銑面量的確定

鋁合金鑄錠宏觀上來看是規(guī)整的六面體或八面體，但實(shí)際上表面的氧化皮是凹凸不平的、整體上鑄錠也存在一定的凹度或凸度，這些都影響鑄錠銑面時(shí)的參數(shù)設(shè)定。為了更準(zhǔn)確的、微觀上知道鑄錠的表面情況，較為先進(jìn)的銑面機(jī)上都有配備了鑄錠外形測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)多采用激光掃描測量的方式，在鑄錠進(jìn)入銑床床身后，測量系統(tǒng)對鑄錠整體進(jìn)行掃描，準(zhǔn)確的確定鑄錠表面高低點(diǎn)，計(jì)算出加工前鑄錠的寬度和厚度，并進(jìn)一步根據(jù)測量和計(jì)算結(jié)果求出鑄錠表面的不平整度和切削深度，并且由此計(jì)算出銑削后的鑄錠的寬度和厚度。如圖1所示。

圖1 鑄錠外形測量值和銑面切削深度的關(guān)系

3 鑄錠銑面后表面缺陷產(chǎn)生原因及控制改善措施

3.1 鑄錠表面裂紋、氣孔、夾渣

產(chǎn)生原因：銑面后鑄錠存在裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，這些缺陷均為鑄錠的鑄造缺陷，且對下游工序的使用影響較大。

控制措施：為了消除這些缺陷，鑄錠需經(jīng)過加鋸加銑的方式來處理這些缺陷，會(huì)產(chǎn)生過多的廢料，造成金屬損失、能耗增加，根本上解決這些缺陷需要從鑄錠的鑄造環(huán)節(jié)進(jìn)行改善，控制鋁液的精煉時(shí)間、鑄造速度、鑄造溫度、冷卻水流量等參數(shù)在合理的范圍內(nèi)。

3.2 鑄錠表面氧化皮未消除

產(chǎn)生原因：鑄錠銑面后氧化皮未消除主要出現(xiàn)在鑄錠引錠頭端，常存在于鑄錠側(cè)面，少數(shù)存在于鑄錠大面，造成該缺陷是由于鑄錠在鑄造初始階段的冷卻水流量、鑄造速度、結(jié)晶器金屬液位、結(jié)晶器填充高度等多個(gè)參數(shù)不穩(wěn)定造成的引錠頭端翹曲。

控制措施：鑄錠大面氧化皮銑面后未消除的缺陷，在下游工序板帶材的軋制過程中會(huì)造成帶材起皮、斷帶、軋輥硌傷等多種問題，所以該缺陷必須經(jīng)過二次銑面徹底消除后方可放行；鑄錠側(cè)面氧化皮銑面后未消除的缺陷，由于在下游工序軋制過程中帶材會(huì)經(jīng)過切邊，該缺陷通常情況下可直接放行，但是，側(cè)面過多的氧化皮會(huì)在板帶材的軋制過程中脫落至帶材表面引起少量壓入性起皮，所以該缺陷也不可忽視；鑄錠的引錠頭端翹曲問題無法徹底消除，只能在鑄錠鑄造過程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不斷的優(yōu)化參數(shù)減少翹曲量。

3.3 鑄錠表面油污

產(chǎn)生原因：鑄錠銑面后表面油污主要是因?yàn)樵O(shè)備本體油污過多，造成在銑面過程油污滴落至鑄錠表面引起的污染，該缺陷會(huì)在鑄錠加熱時(shí)引起表面油斑，進(jìn)而在后續(xù)軋制過程中形成帶材表面缺陷。

控制措施：制定銑面機(jī)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，對銑面機(jī)定期清理避免設(shè)備本體油污聚集；對銑面后鑄錠表面的油污一定要使用專用清洗油及時(shí)清理，避免帶入下游工序。

3.4 鑄錠錠面劃傷、粘鋁

產(chǎn)生原因：鋁合金鑄錠銑面機(jī)銑刀多采用硬質(zhì)合金鎢鋼刀片，長期使用造成刀片磨損、粘鋁從而進(jìn)一步引起鑄錠銑面后表面劃傷、粘鋁缺陷，此外，切削液潤滑量不足問題也會(huì)引起該缺陷。錠面劃傷、粘鋁缺陷在下游工序軋制過程中會(huì)造成帶材表面起皮，影響客戶使用，所以該缺陷在鑄錠銑面時(shí)必須消除。

控制措施：生產(chǎn)過程中需停機(jī)檢查銑刀磨損情況、粘鋁狀態(tài)和切削液潤滑系統(tǒng)運(yùn)行情況，保證銑刀無明顯大塊粘鋁，正常銑面過程中無明顯鋁屑飛濺，切削液流量正常，噴嘴角度、距離可保證切削液有效潤滑至銑刀表面。

3.5 鑄錠表面鋸齒狀回刀痕、凹凸不平

產(chǎn)生原因：鑄錠表面鋸齒狀回刀痕、凹凸不平等缺陷主要是因?yàn)殂姷段恢梦凑{(diào)整到位引起的，因?yàn)殇X合金扁錠銑面機(jī)單次加工量較大（20mm～30mm），刀片分為多層，若每層間的間隙偏差較大，輕則造成鑄錠銑面后表面鋸齒狀回刀痕、凹凸不平的產(chǎn)品缺陷，重則還會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行中刀片異常損耗、刀片破裂、設(shè)備損壞事故等。

控制措施：將銑面機(jī)刀盤銑刀以標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)整至合適的位置，每層刀片根據(jù)使用過程中的作用不同保證其水平誤差?，F(xiàn)以日本SNK MS-26型鋁合金鑄錠銑面機(jī)銑刀校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為例做簡要說明：主銑刀盤共有銑刀20把，其中粗刀（R1）12把、粗刀（R2）6把，精刀（F）1把、半精刀（S）1把，粗刀R2刀片位置距離加工完畢的鑄錠表面尺寸約為13mm～15mm，粗刀R2主軸中心距直徑為Φ2622.55mm，該刀片主要用于生產(chǎn)過程中鑄錠需要較大加工量時(shí)的銑削；粗刀R1主軸中心距直徑為Φ2590.80mm，影響鑄錠最終的表面平整度，與最終的銑面質(zhì)量關(guān)系較大，所以校驗(yàn)精度要求較高，粗刀R1=R2+(13-15)mm，保證所有R1的整體長度誤差在0.15mm之內(nèi)，其水平誤差在±0.1mm之內(nèi)；半精刀S主軸中心距直徑為Φ2568.45mm，影響鑄錠最終的表面質(zhì)量，安裝時(shí)使用同一水平基準(zhǔn)的百分表測量半精刀S與粗刀R1間的距離（應(yīng)將12把粗刀R1中最低的一把粗刀作為依據(jù)），保證半精刀S和粗刀R1間的距離為0.3mm～0.55mm；精刀F主要用于生產(chǎn)過程中鑄錠表面的精加工，確保最終的鑄錠表面質(zhì)量，保證精刀F和半精刀S間的距離為0.08mm～0.2mm。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)位置校準(zhǔn)的銑刀，可有效保證鑄錠銑面后粗糙度Ra≤1.0μm（新刀狀態(tài)下可達(dá)0.15μm以下），表面平行度≤0.2mm/m。

4 結(jié)語

鋁合金鑄錠銑面后的缺陷主要有鑄錠鑄造時(shí)的自身缺陷和后期加工中的銑面缺陷，這些缺陷在不同程度上對后續(xù)板帶材的加工及下游客戶的使用都有影響，作為鋁加工鏈條的第一道工序，只有保證了鑄錠的銑面質(zhì)量，打牢基礎(chǔ)，才能進(jìn)一步保證后續(xù)加工的產(chǎn)品質(zhì)量。